Transport Phenomena in Strongly Correlated Fermi Liquids

در فلزات معمولی، ضرایب انتقال مختلف با توجه به زمان استراحت شبه ذره، \tau، مقیاس‌بندی می‌شوند، که به این معنی است که تقریب زمان استراحت (RTA) به خوبی برقرار است. با این حال، چنین مقیاس‌بندی ساده‌ای در بسیاری از سیستم‌های الکترونی همبسته قوی وجود ندارد و حالت‌های الکترونیکی منحصربه‌فرد آنها را منعکس می‌کند. معروف‌ترین مثال ابررساناهای با Tc بالا (HTSCs) است که تقریباً تمام ضرایب انتقال انحراف قابل توجهی از نتایج RTA نشان می‌دهند. برای درک بهتر منشأ این اختلاف، ما روشی را برای محاسبه ضرایب حمل و نقل مختلف فراتر از RTA با استفاده از تکنیک‌های نظری میدانی ایجاد می‌کنیم. در نزدیکی نقطه بحرانی کوانتومی مغناطیسی، تصحیح راس جریان (CVC)، که پراکندگی الکترون-الکترون را فراتر از تقریب زمان آرامش توصیف می‌کند، منجر به پدیده‌های مختلف انتقال غیرعادی می‌شود. ما پدیده های حمل و نقل غیرعادی را در HTSCهای جامد و سایر فلزات در نزدیکی نقطه بحرانی کوانتومی مغناطیسی یا مداری آنها با استفاده از یک رویکرد یکنواخت توضیح می دهیم. ما همچنین پدیده‌های حمل و نقل مرتبط با چرخش را در سیستم‌های همبسته قوی مورد بحث قرار می‌دهیم. در بسیاری از سیستم‌های الکترون d و f، جریان اسپین ناشی از اثر اسپین هال به‌دلیل درجات آزادی مداری به‌طور قابل‌توجهی بیشتر است. این واقعیت به دلیل کاربرد بالقوه آن در اسپینترونیک توجه زیادی را به خود جلب می کند. ما در مورد پدیده‌های جدید بار، اسپین و انتقال حرارت در فلزات با همبستگی قوی بحث می‌کنیم.

In conventional metals, various transport coefficients are scaled according to the quasiparticle relaxation time, \tau, which implies that the relaxation time approximation (RTA) holds well. However, such a simple scaling does not hold in many strongly correlated electron systems, reflecting their unique electronic states. The most famous example would be cuprate high-Tc superconductors (HTSCs), where almost all the transport coefficients exhibit a significant deviation from the RTA results. To better understand the origin of this discrepancy, we develop a method for calculating various transport coefficients beyond the RTA by employing field theoretical techniques. Near the magnetic quantum critical point, the current vertex correction (CVC), which describes the electron-electron scattering beyond the relaxation time approximation, gives rise to various anomalous transport phenomena. We explain anomalous transport phenomena in cuprate HTSCs and other metals near their magnetic or orbital quantum critical point using a uniform approach. We also discuss spin related transport phenomena in strongly correlated systems. In many d- and f-electron systems, the spin current induced by the spin Hall effect is considerably greater because of the orbital degrees of freedom. This fact attracts much attention due to its potential application in spintronics. We discuss various novel charge, spin and heat transport phenomena in strongly correlated metals.